[發明專利]一種大型結構體轉動慣量測量系統

有效

• 申請號: 201310565542.9
• 申請日: 2013-11-14
• 公開（公告）號: CN103542982B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發明（設計）人: 湯浩;劉輝;楊爾衛;鄧星
• 申請（專利權）人: 湖南航天機電設備與特種材料研究所
• 主分類號: G01M1/10
• 分類號: G01M1/10
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司43113
• 代理人: 郭立中

技術領域

本發明涉及機械裝置及運輸技術領域,特別是一種大型結構體轉動慣量測量系統。

背景技術

轉動慣量是剛體轉動時慣性的度量，凡是涉及到轉動動力學的問題，轉動慣量均為重點測量參數。在國防工業中，各種導彈、無人飛行器以及水下無人航行器均需要測量其極、赤道轉動慣量，用以確定它們的起始擾動和行進穩定性；

在已有關于轉動慣量測量的參考文獻及專利中，遵循的基本原理均為：利用彈性元件組成振蕩系統，通過系統振蕩頻率來推算轉動慣量。主要的測量方法為：復擺法、扭擺法、三線擺法、單線擺法和落體法等。但由于受到機械結構設計和被測物體形狀差異的限制，針對大型結構體的測量方法較少。文獻《大型回轉體轉動慣量測量系統的設計》給出了一種較為先進的針對大型物體的測量系統，但該系統固定機構采用滾珠支撐，即為點接觸，當被測件質量較大時，系統阻尼極大，另外，當被測件表面較為粗糙時，點接觸會導致較大阻尼波動，均會對系統測量精度帶來很大影響。同時，該系統僅針對質量分布均勻、形狀單一的大型回轉體，而對于形狀差異較大、質量分布不均的產品，該系統無法予以測量。即對于形狀為非單一回轉體的導彈、無人飛機、水下無人航行器等物體的轉動慣量測量，該系統不再適用。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，針對現有技術不足，提供一種結構簡單，易操作，測量精度高、適用范圍廣的大型結構體轉動慣量測量系統。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：一種大型結構體轉動慣量測量系統，包括底板，其結構特征是：

當用于測量大型結構體y向轉動慣量時，所述底板上安裝有y向測量系統；所述y向測量系統包括固定在底板上的用于為被測結構體提供y向扭力矩的y向轉筒組件，所述y向轉筒組件上端固定有支承板，所述支承板上水平設置有兩根平行導軌，每根導軌上安裝有一個以上可沿所述導軌滑動的滑塊，兩根平行導軌相對位置上的y向測量滑塊為一組，每組y向測量滑塊上固定有一個用于固定被測結構體的固定機構；所述支承板上設置有用于測量所述y向測量滑塊滑動距離的光柵尺；所述支承板下表面固定有y向測量光電頭；所述底板上固定有與所述y向測量光電頭配套的y向測量感光器；

當用于測量大型結構體x向轉動慣量時，所述底板上安裝有x向測量系統；所述x向測量系統包括兩根平行設置在所述底板一端的x向測量水平導軌；所述兩根x向測量水平導軌上各設置有一個以上可沿所述x向測量水平導軌滑動的x向測量滑塊；兩根x向測量水平導軌相對位置上的x向測量滑塊為一組，每組x向測量滑塊上固定有一個支撐架；所述支撐架頂端與用于為所述被測結構體提供x向扭力矩的x向扭轉組件一端固定連接；所述x向扭轉組件另一端與所述被測結構體一端連接；所述x向扭轉組件下表面固定有x向測量光電頭，所述x向測量水平導軌一端的底板上固定有與所述x向測量光電頭配套的x向測量感光器。

所述支承板下表面開設有環形槽；所述y向轉筒組件包括固定豎直設置的y向轉筒，所述y向轉筒底端直徑小于所述y向轉筒上端直徑，所述y向轉筒上端嵌入所述環形槽，所述y向轉筒底端通過連接環與所述底板連接；所述y向轉筒內豎直設有y向扭桿，所述y向扭桿上端與所述環形槽內的支承板下表面固定連接，所述y向扭桿下端穿過所述連接環與所述底板固定連接；所述y向轉筒外套有底端固定在所述底板上的防護筒；所述防護筒上端、y向轉筒上端相對位置分別設有凹槽和凸臺，所述凹槽內設置有y向測量滾子軸承，且所述y向測量滾子軸承與所述凸臺上表面貼合；所述y向轉筒底端直徑較小部分與該部分上的y向轉筒之間形成的凹臺放置在所述連接環上的推力球軸承上；所述防護筒底端內側凸起，該凸起部分與所述推力球軸承接觸。

所述x向扭轉組件包括一端開口的x向固定筒、x向轉筒；所述x向固定筒通過連接塊與所述支撐架頂端固定連接；所述x向固定筒遠離被測結構體的未開口端底面內壁與x向扭桿一端固定連接；所述x向轉筒一端直徑小于另一端直徑；所述x向固定筒靠近被測結構體的一端通過x向滾子軸承套在所述x向轉筒直徑較小的一端上；所述x向扭桿靠近被測結構體的一端穿過所述x向轉筒直徑較小一端并固定；所述x向轉筒遠離所述x向固定筒的一端通過連接環與所述被測結構體固定連接。

所述y向測量系統包括兩個固定機構；所述固定機構包括上固定環，所述上固定環內壁通過多個等間隔布置的軸承組件與轉動卡環外壁接觸，且所述轉動卡環能以穿過所述轉動卡環圓心且與所述轉動卡環所在平面垂直的軸為中心旋轉；所述上固定環、轉動卡環同心；所述轉動卡環內徑與所述被測結構體外徑大小匹配；所述外固定環通過底座與所述y向測量滑塊固定連接。